DE3626988A1 - PRESSURE-TIGHT PIPE CONNECTION FOR A STEEL DRIVE TUBE - Google Patents

PRESSURE-TIGHT PIPE CONNECTION FOR A STEEL DRIVE TUBE

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Abstract

A steel pipeline to be driven through an earth section without disturbing the overlying earth is made up of a plurality of serially arranged axially extending pipe sections each having a leading end and a trailing end. The leading end of each pipe section abuts the trailing end of the pipe section previously driven into the earth section. A pressure-tight pipe connection between the abutting ends of the pipe sections is formed by a steel ring secured within the trailing end of the pipe section and projecting axially out of the trailing end. The steel ring has an outside diameter smaller than the inside diameter of the section. The leading end of the next pipe section has an elastic material sealing ring secured to its inside surface with the sealing ring projecting radially inwardly beyond the outside surface of the steel ring. The steel ring contacts the sealing ring and deforms it into a pressure-tight seal when the leading end of the next pipe section abuts tightly against the trailing end of the previously driven pipe section. The pipe connection permits angular deviation between the axes of the pipe sections with stops located in the pipe section affording a shear force lock between the abutting pipe sections.

Description

Die Erfindung betrifft eine druckdichte Rohrverbindung für ein aus einer Anzahl von Rohrschüssen bestehendes stählernes Vortriebsrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pressure-tight pipe connection for a steel consisting of a number of pipe sections Jacking pipe according to the preamble of claim 1.

Für die Herstellung von nicht mehr begehbaren Rohrleitungen bis zu einem Innendurchmesser von etwa 1000 mm kommen unterirdische Vortriebsverfahren in Betracht, die entweder nach dem Bodenverdrängungs- oder dem Bodenentnahmeprinzip arbeiten. In den, sei es durch Bodenverdrängung, sei es durch Bodenentnahme erzeugten Hohlraum werden sofort oder nach Fertigstellung des Hohlraumes Schutz- oder Produktrohre eingepreßt oder eingezogen. Oft müssen zunächst dünnwandige, meist aus Stahl bestehende Vortriebsrohre eingepreßt werden, in die danach die Produktrohre eingezogen oder eingedrückt werden. Der Ringraum zwischen den Vortriebsrohren und den Produktrohren wird nachträglich gegebenenfalls verdämmt. Die Vortriebsrohre können nicht wiedergewonnen werden; sie sind verloren.For the production of pipes that are no longer accessible come up to an inner diameter of about 1000 mm underground tunneling methods that either according to the soil displacement or soil removal principle work. In the, be it through displacement or through Bottom extraction cavity are created immediately or after Completion of the cavity protective or product pipes pressed or drawn in. Often, thin-walled, jacking pipes mostly made of steel are pressed in, into which the product pipes are then pulled or pressed will. The annulus between the jacking pipes and the Product pipes are subsequently insulated if necessary. The Jacking pipes cannot be recovered; you are lost.

Gleichwohl müssen auch verlorene Vortriebsrohre so ausgebildet und miteinander verbunden werden, daß sie einwandfrei vorgepreßt werden und als Gelenkkette dem aufgefahrenen Hohlraum folgen können. Vor allem unterhalb des Grundwasserspiegels ist eine Rohrverbindung notwendig, die gegen Wasser druckdicht ist und die eine steife Querkraftschlüssigkeit sicherstellt.At the same time, lost jacking pipes must do the same trained and interconnected that they be pressed perfectly and as a link chain open cavity can follow. Especially below the A pipe connection is necessary for the water table is pressure tight against water and which is stiff Ensures positive locking.

Bei einem Vortriebsverfahren dieser Art ist es bekannt, die Rohrschüsse mit einem Spitzende und mit einem Muffenende auszustatten, wobei das Spitzende in eine stirnseitige Nut am Muffenende des vorangehenden Rohrschusses einsteckbar ist (DE-OS 32 22 880). Bei dieser bekannten Rohrverbindung kann ein gewisser Aufwand für die Ausbildung der Rohrverbindung in Kauf genommen werden, da die Vortriebsrohre durch Produktrohre ersetzt und wiedergewonnen werden. Die einzelnen Rohrschüsse können hier also maschinenmäßig ausgebildet werden, was bei verlorenen Vortriebsrohren aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich ist.In a tunneling method of this type, it is known that Pipe shots with a spigot end and with a socket end equip, with the pointed end in a front groove on Socket end of the preceding pipe section is insertable (DE-OS 32 22 880). In this known pipe connection can some effort for the formation of the pipe connection in Be taken as the jacking pipes through  Product pipes are replaced and recovered. The single ones Pipe sections can be machine-made here become what happens when lost jacking pipes economic reasons is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein verlorenes stählernes Vortriebsrohr eine Rohrverbindung anzugeben, die es dem Vortriebsrohr ermöglicht, als druckfeste Gelenkkette dem aufgefahrenen Hohlraum zu folgen, die gegen Wasser druckdicht ist und außerdem die erforderliche Querkraftschlüssigkeit sicherstellt.The invention is based, for a lost task steel jacking pipe to specify a pipe connection that it enables the jacking pipe as a pressure-resistant link chain to follow the opened cavity, which is against water is pressure tight and also the required Ensures positive locking.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved through the features of characterizing part of claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the Subclaims.

Der Vorteil der Erfindung wird im wesentlichen darin gesehen, daß unter Aufrechterhaltung einer druckfesten, gewisse Winkeländerungen ermöglichenden Stoßverbindung der Rohrschüsse auf besonders einfache Weise auch die erforderlichen Dichtflächen für die Anordnung eines Dichtrings geschaffen werden, wobei in diese Maßnahmen auf ebenfalls besonders einfache Weise auch Anschläge für die Sicherstellung des Querkraftschlusses integriert werden können.The advantage of the invention is essentially seen in that while maintaining a pressure-resistant, certain Butt connection of the Pipe shots in a particularly simple way required sealing surfaces for the arrangement of a Sealing rings are created, taking into account these measures also particularly simple way also stops for the Ensuring the lateral connection can be integrated can.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It shows

Fig. 1 im Längsschnitt die Darstellung eines Vortriebsverfahrens für ein Vortriebsrohr zwischen einem Anfahrschacht und einem Zielschacht, Fig. 1 in a longitudinal sectional representation of a driving method for a driving pipe between a Anfahrschacht and a target shaft,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverbindung vor dem Zusammenschieben zweier Rohrenden und Fig. 2 shows a longitudinal section through a pipe connection according to the invention before pushing two pipe ends and

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Längsschnitt nach dem Zusammenschieben der Rohrenden. Fig. 3 a of Fig. 2 corresponding longitudinal section after the pushing together of the pipe ends.

Zur Herstellung einer unterirdischen Rohrleitung im Rohrvortrieb sind in der Regel zwei Schachtanlagen erforderlich, nämlich ein Anfahrschacht (A) und ein Zielschacht (Z). Zwischen diesen Schachtanlagen wird die Rohrleitung im unterirdischen Vortriebsverfahren vorgetrieben, wobei die Geländeoberfläche (1) nicht beeinträchtigt wird. Sowohl der Anfahrschacht (A), wie auch der Zielschacht (Z) können in an sich bekannter Weise durch den Einbau von Spund-, Schlitz- oder Pfahlwänden oder dergleichen und Aushub des Bodens hergestellt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Schachtsohle unterhalb des Grundwasserspiegels (2). Sowohl der Anfahrschacht (A), wie auch der Zielschacht (Z) bestehen jeweils aus einer Schachtwandung (3) und einer Sohlplatte (4). In der Wandung (3) des Anfahrschachtes (A) befindet sich eine Öffnung (5) für den Durchtritt des Vortriebsrohres (6), die mit einer Gleitdichtung versehen ist.Two shaft systems are usually required to produce an underground pipe in pipe jacking, namely a start-up shaft ( A ) and a target shaft ( Z ). The pipeline is driven between these shaft systems using the underground tunneling method, whereby the terrain surface ( 1 ) is not impaired. Both the approach shaft ( A ) and the target shaft ( Z ) can be produced in a manner known per se by installing sheet pile, slotted or pile walls or the like and excavating the ground. In the exemplary embodiment shown, the shaft bottom is located below the groundwater level ( 2 ). Both the approach shaft ( A ) and the target shaft ( Z ) each consist of a shaft wall ( 3 ) and a base plate ( 4 ). In the wall ( 3 ) of the approach shaft ( A ) there is an opening ( 5 ) for the passage of the jacking pipe ( 6 ), which is provided with a sliding seal.

Der Vortrieb des Vortriebsrohres (6) erfolgt mittels eines Bohrgerätes (7) mit einem Bohrkopf (8), der beim Vortrieb in Richtung des Pfeiles (9) gegen die Ortsbrust gedrückt wird und in drehender Bewegung oder durch Spülung den Abbau des Bodens bewirkt. Die für den Vortrieb des Vortriebsrohres (6) erforderliche Vortriebskraft wird im Anfahrschacht (A) durch hydraulische Pressen erzeugt, deren Wirkung durch einen Pfeil (10) angedeutet ist.The jacking pipe ( 6 ) is propelled by means of a drilling device ( 7 ) with a drill head ( 8 ), which is pushed against the face in the direction of arrow ( 9 ) and causes the soil to be broken down in a rotating movement or by flushing. The driving force required to propel the jacking pipe ( 6 ) is generated in the approach shaft ( A ) by hydraulic presses, the effect of which is indicated by an arrow ( 10 ).

In den Fig. 2 und 3 ist in einem Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch einen der Rohrstöße (11) (Fig. 1) in größerem Maßstab die erfindungsgemäße Ausbildung einer Rohrverbindung dargestellt. Gezeigt ist die Verbindung zweier Rohrschüsse (6 a und 6 b), wobei von dem Rohrschuß (6 a) lediglich das Muffenende (12) und von dem Rohrschuß (6 b) das Spitzende (13) dargestellt sind.In FIGS. 2 and 3 in a detail of a longitudinal section through a tube of the shock is illustrated the formation of a pipe joint according to the invention in a larger scale (11) (Fig. 1). Shown is the connection of two pipe sections (6 a and 6 b), wherein from the pipe section (6 a), only the socket end (12) and the spigot (13) are represented by the length of pipe (6 b).

Zur Bildung des Muffenendes (12) ist kurz vor dem eigentlichen Ende (14) des Rohrschusses (6 a) ein winkelförmiger Stahlring (15) angeschweißt, der aus einem axial verlaufenden längeren Schenkel (16) und einem rechtwinklig dazu verlaufenden flanschartig ausgebildeten kürzeren Schenkel (17) besteht. Mit dem Ende dieses kürzeren Schenkels (17) ist der Stahlring (15) an der Innenwand (18) des Rohrschusses (6 a) angeschweißt. Der längere Schenkel (16) besitzt an seiner Außenfläche (19), die auch als Dichtfläche wirkt, einen keilförmigen Anlauf (20).To form the sleeve end ( 12 ), an angled steel ring ( 15 ) is welded on just before the actual end ( 14 ) of the pipe section ( 6 a ), which consists of an axially extending longer leg ( 16 ) and a shorter leg that runs at right angles to it ( 17 ) exists. With the end of this shorter leg ( 17 ), the steel ring ( 15 ) is welded to the inner wall ( 18 ) of the pipe section ( 6 a ). The longer leg ( 16 ) has on its outer surface ( 19 ), which also acts as a sealing surface, a wedge-shaped run-up ( 20 ).

Das Spitzende (13) des Rohrschusses (6 b) ist an diesem selbst ausgebildet. An der Innenwand (21) des Rohrschusses ist im Abstand von dessen Ende (22) ein Flacheisenring (23) angeschweißt, dessen äußere Stirnfläche (24) eine Schulter für einen Dichtring (25) bildet. Der Dichtring (25) selbst besteht aus einem unteren Anlageteil (26), mit dem er an der Innenwand (21) des Rohrschusses (6 b) anliegt und sich gegen die Schulter (24) abstützt sowie aus einem aufragenden Wulst (27), der in Vorpreßrichtung (Pfeil 9) eine schräge Anlauffläche (28) und auf der Rückseite eine Ausnehmung (29) besitzt.The tip end ( 13 ) of the pipe weft ( 6 b ) is formed on this itself. A flat iron ring ( 23 ) is welded to the inner wall ( 21 ) of the pipe section at a distance from its end ( 22 ), the outer end face ( 24 ) of which forms a shoulder for a sealing ring ( 25 ). The sealing ring ( 25 ) itself consists of a lower contact part ( 26 ) with which it rests on the inner wall ( 21 ) of the pipe section ( 6 b ) and is supported against the shoulder ( 24 ) and of an upstanding bead ( 27 ) which has an inclined contact surface ( 28 ) in the pre-pressing direction (arrow 9 ) and a recess ( 29 ) on the rear.

Die Rohrverbindung kommt beim Zusammenschieben zweier Rohrschüsse aus Anlaß des Ansetzens jeweils eines neuen Rohrschusses im Anfahrschacht (A) zustande. Wenn der Rohrschuß (6 b) in Vortriebsrichtung (Pfeil 9) gegen den Rohrschuß (6 a) geschoben wird, gleitet der Dichtring (25) mit der schrägen Anlauffläche (28) zunächst auf den keilförmigen Anlauf (20) des Stahlrings (15) auf, wodurch der Rohrschuß (6 b) grob zentriert wird. Zugleich wird schon während des Aufgleitens des Wulstes (27) des Dichtrings (25) auf die Anlauffläche (20) der Wulst entgegen der Vorpreßrichtung umgelegt. In dem in Fig. 3 dargestellten Endzustand liegt der Wulst auf dem Anlageteil (26) auf, ist also die Ausnehmung (29) geschlossen. Der Dichtring (25) wirkt so wie ein einteiliges, kompaktes Profil.The pipe connection is created when two pipe sections are pushed together when a new pipe section is placed in the approach shaft ( A ). When the pipe section ( 6 b ) is pushed against the pipe section ( 6 a ) in the direction of advance (arrow 9 ), the sealing ring ( 25 ) with the inclined contact surface ( 28 ) first slides onto the wedge-shaped contact ( 20 ) of the steel ring ( 15 ) , whereby the pipe section ( 6 b ) is roughly centered. At the same time, while the bead ( 27 ) of the sealing ring ( 25 ) is sliding onto the contact surface ( 20 ), the bead is folded against the pre-pressing direction. In the final state shown in Fig. 3, the bead rests on the contact part ( 26 ), so the recess ( 29 ) is closed. The sealing ring ( 25 ) acts like a one-piece, compact profile.

Zur Feinzentrierung des Spitzendes und zur Sicherung des Querkraftschlusses im Endzustand der Rohrverbindung dienen Führungsklötzchen (30), die möglichst gleichmäßig verteilt auf der Außenfläche (19) des Stahlrings (15) unmittelbar innerhalb der Preßfuge (31) angeordnet sind. Diese Führungsklötzchen (30) sind zweckmäßig mit dem Stahlring (15) verschweißt. Auch diese Führungsklötzchen (30) besitzen am äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf (32), auf den das stirnseitige Ende (22) des Spitzendes (13) des Rohrschusses (6 b) aufgleiten kann.Guide blocks ( 30 ), which are arranged as evenly as possible on the outer surface ( 19 ) of the steel ring ( 15 ) directly inside the press joint ( 31 ), are used for fine centering of the tip end and for securing the transverse force connection in the final state of the pipe connection. These guide blocks ( 30 ) are expediently welded to the steel ring ( 15 ). These guide blocks ( 30 ) also have a wedge-shaped run-up ( 32 ) at the outer end, onto which the front end ( 22 ) of the tip end ( 13 ) of the pipe section ( 6 b ) can slide.

Da auch dieser Querkraftschluß nicht völlig spielfrei gewährleistet werden kann, ist das Spitzende (13) des Rohrschusses (6 b) am äußeren Ende mit einer Fase (33) versehen, um beim weiteren Vortrieb, selbst wenn geringe Querverschiebungen auftreten sollten, den Gleitwiderstand im Boden nicht durch eine wenn auch geringe Schulter zu vergrößern.Since this transverse force connection cannot be guaranteed completely without play, the tip end ( 13 ) of the pipe section ( 6 b ) is provided with a chamfer ( 33 ) at the outer end in order to ensure the sliding resistance in the ground during further propulsion, even if there are slight transverse displacements not to be enlarged by a shoulder, albeit small.

Da die Rohrachse einem Polygonzug folgt, lassen sich geringe Winkeldrehungen in den Rohrverbindungen meist nicht vermeiden. Deshalb ist es zweckmäßig, in der Preßfuge (31) zwischen den stirnseitigen Enden der Rohrschüsse (6 a und 6 b) eine Zwischenlage aus einem elastoplastisch verformbaren Material, z.B. eine Papierdichtung, anzuordnen.Since the pipe axis follows a polygon, it is usually not possible to avoid slight angular rotations in the pipe connections. It is therefore expedient to arrange an intermediate layer made of an elastoplastically deformable material, for example a paper seal, in the press joint ( 31 ) between the front ends of the pipe sections ( 6 a and 6 b ).

Claims (10)

1. Druckdichte Rohrverbindung für ein aus einer Anzahl von Rohrschüssen bestehendes stählernes Vortriebsrohr zur Herstellung einer vornehmlich nicht mehr begehbaren Rohrleitung, wobei die Rohrschüsse jeweils ein Spitzende und ein Muffenende aufweisen und durch Ineinanderstecken druckfest miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe am Muffenende (12) eines Rohrschusses (6 a) durch einen Stahlring (15) gebildet wird, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Vortriebsrohres (6), wobei dieser Stahlring (15) über das stirnseitige Ende (14) des Rohrschusses hinausragend an dessen Innenwand (18) befestigt, z.B. angeschweißt ist und seine Außenfläche (19) eine Dichtfläche für einen Dichtring (25) aus elastischem Material bildet, während die andere Dichtfläche an der Innenfläche (21) des Spitzendes (13) des Rohrschusses (6 b) ausgebildet ist.1.Pressure-tight pipe connection for a steel jacking pipe consisting of a number of pipe sections for the production of a pipeline which is primarily no longer accessible, the pipe sections each having a spigot end and a socket end and being pressure-tightly connectable to one another, characterized in that the socket at the socket end ( 12 ) of a pipe section ( 6 a ) is formed by a steel ring ( 15 ), the outside diameter of which is smaller than the inside diameter of the jacking pipe ( 6 ), this steel ring ( 15 ) projecting beyond the front end ( 14 ) of the pipe section on its inside wall ( 18 ) is attached, for example welded, and its outer surface ( 19 ) forms a sealing surface for a sealing ring ( 25 ) made of elastic material, while the other sealing surface is formed on the inner surface ( 21 ) of the tip end ( 13 ) of the pipe section ( 6 b ). 2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (25) an der Innenfläche (21) des Spitzendes (13) des Rohrschusses (6 b) angeordnet ist und sich dort gegen eine Schulter (24) abstützt.2. Pipe connection according to claim 1, characterized in that the sealing ring ( 25 ) on the inner surface ( 21 ) of the tip end ( 13 ) of the pipe section ( 6 b ) is arranged and is supported there against a shoulder ( 24 ). 3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlring (15) winkelförmigen Querschnitt mit einem rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden und einen Flansch bildenden Schenkel (17) aufweist, mit dessen Ende er an der Innenwand (18) des Rohrschusses (6 a) befestigt ist.3. Pipe connection according to claim 1 or 2, characterized in that the steel ring ( 15 ) has an angular cross-section with a leg ( 17 ) extending at right angles to the pipe axis and forming a flange, with the end of which leg on the inner wall ( 18 ) of the pipe section ( 6 a ) is attached. 4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlring (15) an seinem äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf (20) aufweist.4. Pipe connection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the steel ring ( 15 ) has a wedge-shaped run-up ( 20 ) at its outer end. 5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Rohrstoßes ein Anschlag zur Verhinderung von Querverschiebungen der Rohrenden vorgesehen ist.5. Pipe connection according to one of claims 1 to 4, characterized  characterized in that a stop in the area of the pipe joint to prevent transverse displacement of the pipe ends is provided. 6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag Führungsklötzchen (30) vorgesehen sind, die gleichmäßig über den Umfang verteilt an der Außenfläche (19) des Stahlringes (15) befestigt sind.6. Pipe connection according to claim 5, characterized in that guide blocks ( 30 ) are provided as a stop, which are attached evenly distributed over the circumference to the outer surface ( 19 ) of the steel ring ( 15 ). 7. Rohrverbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsklötzchen (30) an ihrem äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf (32) aufweisen.7. Pipe connection according to claim 5 or 6, characterized in that the guide blocks ( 30 ) have a wedge-shaped run-up ( 32 ) at their outer end. 8. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzende (13) eines Rohrschusses an der Außenfläche mit einer Fase (33) versehen ist.8. Pipe connection according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tip end ( 13 ) of a pipe section on the outer surface is provided with a chamfer ( 33 ). 9. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (24) an einem Flacheisenring (23) gebildet ist, der am Spitzende (13) des Rohrschusses (6 b) im Abstand von seinem Ende (22) an dessen Innenfläche (21) befestigt, z.B. angeschweißt ist.9. Pipe connection according to one of claims 2 to 8, characterized in that the shoulder ( 24 ) is formed on a flat iron ring ( 23 ) at the tip end ( 13 ) of the pipe section ( 6 b ) at a distance from its end ( 22 ) the inner surface ( 21 ) is attached, for example welded. 10. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (25) aus einem Auflageteil (26) mit einer unteren Auflagefläche und einer stirnseitigen, etwa rechtwinklig dazu verlaufenden Abstützfläche sowie einem aus dem Auflageteil (26) lippenartig aufragenden Wulst (27) besteht, der an der Vorderseite eine geneigte Anlauffläche (28) und an der Rückseite eine winkelförmige Ausnehmung (29) mit einem aufragenden und einem liegenden Schenkel aufweist, die einen Winkel von maximal 90 Grad einschließen, wobei der Wulst (27) beim Ineinanderschieben der Rohrenden derart verformbar ist, daß die Ausnehmung im Endzustand geschlossen ist.10. Pipe connection according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sealing ring ( 25 ) from a support part ( 26 ) with a lower support surface and an end, approximately at right angles to the support surface and a lip from the support part ( 26 ) protruding lip ( 27 ), which has an inclined contact surface ( 28 ) on the front and an angular recess ( 29 ) on the back with an upstanding and a lying leg, which enclose an angle of maximum 90 degrees, the bead ( 27 ) at Pushing the pipe ends into one another is deformable such that the recess is closed in the final state.
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